Svaka optička veza gubi određenu optičku snagu između predajnika i prijemnika. Znati kako izračunati taj gubitak - i uporediti ga sa budžetom snage opreme - je ono što razdvaja vezu koja pouzdano radi od one koja ne radi u stvarnim-svjetskim uslovima. Ovaj vodič prolazi kroz formulu za izračunavanje gubitaka vlakana, korak po{5}}po{6}}razrađen primjer i praktične provjere koje iskusni inženjeri koriste kako bi izbjegli najčešće greške u budžetiranju.
Šta je gubitak vlakana i zašto je to važno?
Gubitak vlakana je smanjenje snage optičkog signala kako svjetlost putuje kroz optičku vezu. U praksi, ukupan gubitak na linku dolazi iz nekoliko izvora: samog optičkog kabla, parova spojenih konektora, spojeva i svih pasivnih komponenti kao što surazdjelniciili spojnice na putu.
Često ćete vidjeti povezane termine koji se koriste na malo drugačije načine.Slabljenjetipično se odnosi na inherentni gubitak snage po jedinici dužine vlakna, izražen u dB/km.Gubitak umetanjaopisuje ukupan gubitak od-do-kraja izmjeren na instaliranom linku, uključujući sve komponente.Gubitak vezeje izračunata ili izmjerena suma svih pasivnih gubitaka u kanalu. Ove razlike su važne jer njihovo miješanje dovodi do grešaka u budžetiranju - što je naglašeno u oba Corning-ovasmjernice za ispitivanje optičkih vlakana (LAN-1561-AEN)i Fiber Optic Association'sreferenca budžeta za gubitak. Za dublje poređenje pogledajte naš vodičgubitak umetanja naspram povratnog gubitka.
Sirovi broj gubitka sam po sebi vam govori vrlo malo. Očitavanje od 3 dB moglo bi biti savršeno prihvatljivo na kratkoj multimodnoj kampusnoj vezi, ali problematično na dugom singlemode trunk sa strogim ograničenjima primjene. Zbog toga se gubitak vlakana uvijek procjenjuje prema dvije stvari: budžetu gubitka veze-(procijenjeni ukupni pasivni gubitak) i budžetu snage aktivne opreme (razlika između izlaza predajnika i osjetljivosti prijemnika).
Šta uzrokuje gubitak vlakana u optičkoj vezi?
Četiri glavna faktora doprinose gubitku u tipičnom fiber kanalu. Razumijevanje svakog od njih pomaže vam da izgradite tačan budžet umjesto da nagađate.
Slabljenje vlakana preko udaljenosti
Svako optičko vlakno upija i raspršuje dio svjetlosti dok se širi. Koeficijent slabljenja zavisi od vrste vlakna i talasne dužine. Prema ANSI/TIA-568.3-D standardu, maksimalno dozvoljene vrijednosti slabljenja za potrebe planiranja su:
| Fiber Type | Talasna dužina | Maks. slabljenje (dB/km) |
|---|---|---|
| 50/125 µm ili 62,5/125 µm multimode | 850 nm | 3.5 |
| 50/125 µm ili 62,5/125 µm multimode | 1300 nm | 1.5 |
| Singlemode (indoor kabl) | 1310 nm / 1550 nm | 1.0 |
| Jednomodni (spoljni kabl) | 1310 nm / 1550 nm | 0.5 |
Ovo su konzervativni maksimumi planiranja. Proizvođači rutinski proizvodejednomodno vlaknosa slabljenjem znatno ispod 0,35 dB/km na 1310 nm i ispod 0,25 dB/km na 1550 nm. Ako imate stvarni list sa podacima o kablovima, koristite one strože vrijednosti - standardne dozvole postoje kao najgore- sigurnosne mreže, a ne kao najbolje procjene.
Gubitak para konektora
Gubitak se javlja svaki put dvakonektori za optička vlaknasu upareni zajedno. U budžetiranju računate parove spojenih konektora, a ne pojedinačne krajeve konektora. Standard TIA-568.3-D postavlja maksimalno 0,75 dB po paru, ali visokokvalitetni tvornički polirani konektori (SC, LC, FC tipovi) obično postižu 0,3–0,5 dB po paru u praksi. Ovo je u skladu s Corningovom preporukom da se koriste stvarne specifikacije konektora umjesto maksimalnog standardnog dopuštenja kad god je to dostupno.
U kratkim linkovima - kažu da gubitak konektora ispod 500 metara - često dominira ukupnim budžetom više nego slabljenje vlakana. To je jedan od razloga zašto kvalitet konektora iizbor tipa konektoratoliko su bitni u kablovima u prostorijama.
Spajanje Loss
Fusioni i mehanički spojevi dodaju gubitak. Maksimum TIA-568.3-D je 0,3 dB po spoju. Fusioni spojevi sa pravilnim poravnanjem jezgra rutinski postižu ispod 0,1 dB, dok mehanički spojevi imaju tendenciju pada u rasponu od 0,2-0,5 dB. Ako planirate vanjsku rutu postrojenja s više tačaka spajanja, te male vrijednosti se brzo zbrajaju na duži rok.
Zavoji, kontaminacija i drugi faktori
Makro savijanja i mikrosavijanja povećavaju slabljenje iznad nominalne specifikacije kabla. Kontaminacija na krajnjim stranama konektora jedan je od najčešćih uzroka neočekivanih gubitaka u polju - FOA identificira prljave konektore kao vodeći izvor neuspjeha pri testiranju. Čvrsto polaganje kablova, loše upravljanje kablovima i stres okoline mogu dovesti izmereni gubitak iznad izračunate procene.
Neke veze također uključuju pasivne komponente kao što su optički prigušivači, WDM spojnici iliPLC razdjelnici. Svaki od njih ima svoj specificirani gubitak umetanja koji se mora dodati budžetu.
Formula za izračunavanje gubitka vlakana
Osnovna formula za procjenu ukupnog gubitka veze je jednostavna:
Ukupni gubitak veze (dB)=(koeficijent slabljenja × dužina vlakna) + (broj parova konektora × gubitak po paru) + (broj spojeva × gubitak po spoju) + gubitak ostalih pasivnih komponenti
Ovo je ista struktura koja se koristi u Corning-uKalkulator budžeta za gubitak vezei u metodologiji budžetiranja FOA. Zatim uporedite taj ukupni iznos sa proračunom snage aktivne opreme:
Budžet snage (dB)=Izlazna snaga predajnika (dBm) − osjetljivost prijemnika (dBm)
Operativna margina (dB)=Budžet snage − Ukupan gubitak veze
Pozitivna operativna marža znači da veza treba da funkcioniše. Margina ispod otprilike 3 dB se smatra rizičnom za dugoročnu pouzdanost, jer predajnici stari, konektori akumuliraju kontaminaciju, a spojevi se mogu degradirati ako se kablovi rukuju ili preusmjere. FOA preporučuje održavanje najmanje 3 dB margine kako bi se uzeli u obzir ovi faktori iz stvarnog-svijeta.
Jedna važna napomena:dBje relativna jedinica (izražava omjer), dokdBmje apsolutni nivo snage (odnosi se na 1 mW). Brkanje ovo dvoje je iznenađujuće česta greška koja poništava cjelokupni proračun-budžeta energije čak i kada je sama procjena gubitka tačna.
Kako izračunati gubitak vlakana korak po korak?
Korak 1: Dokumentirajte stvarne komponente veze
Prije otvaranja kalkulatora, navedite sve u kanalu: tip vlakna, radnu talasnu dužinu, ukupnu dužinu rute (ne samo udaljenost mape - uključuje vertikalne staze, slabe petlje i zaobilaznice), broj parova spojenih konektora, broj spojeva i sve pasivne uređaje. Većina grešaka u budžetiranju počinje ovdje, s nepotpunim prebrojavanjem komponenti.
Korak 2: Odaberite Loss Values
Koristite specifikacije proizvođača komponenti kada su dostupne. Vratite se na TIA-568.3-D maksimume samo kada stvarne specifikacije nisu poznate. Kako Fluke Networks ističe u svomvodič za obračun budžeta gubitaka, standardi pružaju minimalne prihvatljive performanse - stvarne komponente su obično bolje, a korištenje podataka proizvođača daje tačniju procjenu.
Korak 3: Izračunajte svaku komponentu gubitka
Pomnožite koeficijent slabljenja sa dužinom vlakna. Pomnožite broj parova konektora gubitkom po paru. Pomnožite broj spojeva sa gubitkom po spoju. Dodajte sve gubitke pasivne komponente. Zbrojite sve za ukupan procijenjeni gubitak veze.
Korak 4: Uporedite sa budžetom električne energije
Pronađite izlaznu snagu odašiljača i osjetljivost prijemnika u tablici sa podacima o primopredajniku. Ova dva broja obično su navedena u dBm. Razlika je u budžetu snage. Oduzmite ukupan gubitak veze od budžeta za napajanje da biste dobili operativnu maržu. Za više o specifikacijama primopredajnika, pogledajte naše poređenjesinglemode SFP vs multimode SFP.
Korak 5: Provjerite je li margina adekvatna
Pozitivna margina je neophodna, ali nije uvijek dovoljna. Ako je margina ispod 3 dB, veza je osjetljiva na degradaciju zbog zastarjelih komponenti, prljavih krajnjih površina, dodatnih spojeva zbog budućih popravki ili promjena slabljenja u vezi sa temperaturom. U praktičnim implementacijama, inženjeri koji dizajniraju pravo na rubu često završavaju rješavanjem kvarova u roku od godinu ili dvije.
Radni primjer: 10 km Singlemode Link na 1310 nm
Uzmite u obzir jednomodnu vezu van-elektrane koja radi 10 km na 1310 nm, sa dva spojena para konektora i jednim fuzionim spojem. Korištenje TIA-568.3-D vrijednosti planiranja za singlemode kabl izvan postrojenja:
| Komponenta | Count | Gubitak po jedinici | Međuzbroj (dB) |
|---|---|---|---|
| Slabljenje vlakana (OS2, 1310 nm) | 10 km | 0,5 dB/km | 5.0 |
| Povezani parovi konektora | 2 | 0,75 dB/par | 1.5 |
| Fusion splice | 1 | 0,3 dB | 0.3 |
| Ukupni procijenjeni gubitak veze | 6.8 |
Pretpostavimo sada da tablica podataka primopredajnika pokazuje izlaz predajnika od -15 dBm i osjetljivost prijemnika od -28 dBm:
Budžet snage=−15 − (−28) =13 dB
Operativna marža=13 − 6.8 =6,2 dB
Sa marginom od 6,2 dB, ova veza prolazi udobno. Čak i nakon rezervisanja 3 dB za dugotrajnu-degradaciju, još uvijek postoji preko 3 dB prostora za visinu - dovoljno da apsorbuje buduću popravku spajanja ili starenje konektora bez pada ispod praga pouzdanosti.
Ako ste koristili stvarne specifikacije kabla (recimo 0,35 dB/km) i tipične gubitke konektora (recimo 0,5 dB/par), ukupni bi se smanjio na oko 4,8 dB, što bi dalo još veću marginu. Zato je upotreba stvarnih podataka o komponentama važna - standardne vrijednosti planiranja su konzervativne po dizajnu.
Izračunati gubitak naspram izmjerenog gubitka: kada je svaki dovoljan?
Izračunati gubitak je procjena. Koristan je tokom dizajna, citiranja, poređenja ruta i validacije prije{1}}instalacije. Ali to nije isto što i certifikacija na terenu.
Za instalirane veze, industrijski standardni pristup je testiranje Tier 1 sa setom za testiranje optičkih gubitaka (OLTS), koji direktno mjeri ukupan gubitak veze pomoću kalibriranog izvora svjetlosti i mjerača snage. I TIA-568.3-D standard i Corningove smjernice za testiranje identifikuju OLTS testiranje kao najprecizniju karakterizaciju performansi instalirane optičke veze. Ako trebate locirati specifičnu grešku - loše spajanje, oštećen konektor ili čvrstu krivinu - optički reflektometar vremenske domene (OTDR) pruža detalje na nivou događaja koje OLTS ne može. Fluke Networks opisuje OTDR testiranje kaoTier 2 certifikat, preporučuje se uz OLTS za kompletnu strategiju testiranja.
Koristite proračun kada:dizajnirate novu rutu, upoređujete opcije veze ili provjeravate da bi budžet opreme trebao biti dovoljan prije instalacije.
Koristite mjerenje kada:potvrđujete da li je instalirana veza prihvaćena, rješavate neočekivane probleme s performansama ili potvrđujete da izmjereni gubitak spada u izračunati budžet.
U praksi je uobičajeno da se izmjereni gubitak neznatno razlikuje od izračunate procjene. Ako je izmjereni gubitak značajno veći od budžeta, prve stvari koje treba provjeriti su kontaminacija kraja{1}}konektora, netačan broj parova konektora i neočekivana krivina ili oštećenja kabla duž rute.
Šta je prihvatljiv gubitak vlakana?
Ne postoji jedinstveni univerzalni odgovor - prihvatljiv gubitak zavisi od specifične veze i opreme koja na njoj radi. Međutim, postoje praktične smjernice:
Veza prolazi test budžeta za gubitak ako je ukupni izmjereni gubitak umetanja na ili ispod izračunatog budžeta za tu specifičnu vezu. Veza prolazi test proračuna snage ako još uvijek postoji pozitivna operativna marža nakon oduzimanja ukupnog gubitka od budžeta snage opreme. Za dugoročnu-pouzdanost, široko se preporučuje radna margina od najmanje 3 dB iznad minimalne osjetljivosti prijemnika.
Za brzu referencu, tipične vrednosti prigušenja za planiranje iz standarda TIA-568.3-D su: višemodno vlakno na 850 nm ne bi trebalo da prelazi 3,5 dB/km; singlemode vanjski kabel na 1310 nm ne bi trebao prelaziti 0,5 dB/km; i parovi konektora ne bi trebalo da prelaze 0,75 dB svaki. Ako su vaše izmjerene vrijednosti po komponenti dobro unutar ovih granica i ukupan gubitak veze je ispod budžeta napajanja sa adekvatnom marginom, veza je općenito prihvatljiva.
Gdje pronaći Tx Power i Rx osjetljivost na tablici sa podacima o primopredajniku
Dva broja koja su vam potrebna za proračun proračuna snage - izlazna snaga odašiljača (Tx) i osjetljivost prijemnika (Rx) - navedena su na tablici sa podacima primopredajnog modula, obično u tabeli s oznakom "Optičke karakteristike" ili "Parametri predajnika/prijemnika". Potražite:
- Izlazna snaga predajnika (min/max):dato u dBm. Koristite minimalnu vrijednost za najgori{1}}budžet.
- Osetljivost prijemnika:dato u dBm. Ovo je najslabiji signal koji prijemnik može detektovati dok održava potrebnu stopu greške u bitu.
- Preopterećenje prijemnika (ili maksimalna ulazna snaga):najjači signal koji prijemnik može podnijeti bez grešaka. Ovo je važno za vrlo kratke veze gdje je gubitak minimalan.
Budžet snage je razlika između minimalnog Tx izlaza i Rx osjetljivosti. Ako list sa podacima navodi -8,2 dBm minimalne Tx i -14,4 dBm Rx osjetljivosti, budžet snage je 6,2 dB - ostavljajući mnogo manje prostora za gubitak veze od modula dugog-dohvata sa budžetom od 13 dB. Odabir pravog primopredajnika za udaljenost veze je prvi korak ka isplativom budžetu. Za širi pogled, pogledajte naš članak oprimopredajnici protiv transpondera.
Uobičajene greške u proračunu gubitka vlakana
Brojanje konektora umjesto parova konektora
Metode budžetiranja računaju parove spojenih konektora - dva konektora spojena zajedno -, a ne pojedinačni krajevi. Ako računate svaki labav kraj konektora, precijenite ili podcijenite gubitak u zavisnosti od toga kako primjenjujete vrijednost po-jedinici. Corningove smjernice za testiranje su eksplicitne po ovom pitanju.
Zbunjujuće dB i dBm
dB je relativan odnos. dBm je apsolutni nivo snage. Ako oduzmete dBm vrijednost od dB vrijednosti ili ih direktno uporedite, rezultat vašeg proračuna energije će biti besmislen. Zadržite vrijednosti gubitaka u dB i nivoe snage u dBm i kombinujte ih samo kroz ispravnu formulu.
Korištenje standardnih maksimuma kada su dostupne stvarne specifikacije
Vrijednosti planiranja TIA-e su u-najgorem slučaju, a ne tipične vrijednosti. Ako imate specifikacije kabela i konektora proizvođača, koristite te strože brojeve. Prekomjerno-oslanjanje na standardne maksimume može dovesti do prekomjernog-inženjeringa (naručivanje primopredajnika veće snage-koji vam nisu potrebni) ili, još gore, maskiranja stvarnog problema jer je velikodušan dodatak učinio da budžet izgleda "dobro".
Nedostaju komponente u kanalu
Patch paneli, optički atenuatori, spojnici, WDM filteri i dodatni završeci polja doprinose gubitku. Lako je zaboraviti priključnu tačku patch panela ili atenuator koji je dodat kako bi se spriječilo preopterećenje prijemnika. Prošetajte rutom, provjerite kako-izrađene crteže i prebrojite sve.
Ignoriranje kontaminacije kraj- lica
Prljave čeone strane konektora jedan su od najčešćih razloga zašto izmjereni gubitak premašuje izračunati budžet. Mikroskopske čestice prašine mogu dramatično povećati gubitak umetanja i povratnu refleksiju. Mreže FOA, Corning i Fluke sve naglašavaju inspekciju i čišćenje konektora kao preduvjet prije bilo kakvog mjerenja gubitka. U mnogim stvarnim-svjetskim slučajevima rješavanja problema, čišćenje krajnjih površina rješava problem bez ponovnog-spajanja ili zamjene kabla.
Izračunati budžet prolazi, ali izmjereni gubitak ne uspijeva - Šta sada?
Kada matematika kaže da bi veza trebala raditi, ali OLTS kaže da ne, najvjerovatniji uzroci su: kontaminirani konektori, pogrešan broj parova konektora u budžetu, neobračunati spoj ili patch panel, prekomjerno savijanje kabela ili oštećenje kabela koje nije bilo vidljivo tokom instalacije. Počnite s pregledom konektora, zatim provjerite broj komponenti i koristite OTDR da locirate određeni događaj gubitka ako čišćenje ne riješi prazninu.
Jednomodni vs višemodni: ključne razlike za budžetiranje gubitaka
Jednomodna i višemodna vlakna imaju različite karakteristike prigušenja, različite radne talasne dužine i različite tipične udaljenosti veze -, što sve utiče na budžetiranje.
Višemodno vlakno (OM1–OM5)radi na 850 nm i 1300 nm sa većim slabljenjem po kilometru, ali se obično koristi za kraće veze unutar zgrada i kampusa. Budžeti energije za velike-brzine multimode aplikacije (kao što je 10GBASE-SR) mogu biti prilično mali - ponekad samo 2–3 dB - što znači da gotovo da nema mjesta za dodatne konektore ili prljave krajnje strane.
Jednomodno vlakno (OS1/OS2)radi na 1310 nm i 1550 nm sa mnogo nižim slabljenjem, što ga čini standardnim izborom za okosnice kampusa, mreže metroa i duge{2}}veze. Budžeti energije su obično veći, ali veće udaljenosti znače više ukupnog slabljenja vlakana i često više spojeva, tako da budžet i dalje može biti mali na produženim rutama.
Uvijek uskladite koeficijent slabljenja s ispravnim tipom vlakna i talasnom dužinom. Korištenje vrijednosti za više modova u jednom modalnom budžetu (ili obrnuto) je greška koju je iznenađujuće lako napraviti prilikom prebacivanja između projekata.
Često postavljana pitanja
Kako izračunati gubitak veze na optičkim vlaknima?
Zbrojite gubitke od slabljenja vlakana (dB/km × dužina), parove konektora (broj × gubitak po paru), spojeve (broj × gubitak po spoju) i bilo koje druge pasivne komponente. Zbir je vaš procijenjeni ukupni gubitak veze. Uporedite ga sa budžetom snage opreme da biste utvrdili da li veza treba da radi.
Šta je budžet optičke veze?
Budžet optičke veze (ili budžet{0}}gubitka veze) je izračunata procjena ukupnog pasivnog gubitka preko optičke veze. Uključuje sva vlakna koja doprinose gubitku -, konektore, spojeve i pasivne uređaje. FOA to opisuje kao procjenu koja se upoređuje sa budžetom snage opreme kako bi se provjerila održivost veze i sa rezultatima testa kako bi se potvrdila ispravna instalacija.
Koja je razlika između insercionog gubitka i slabljenja?
Slabljenje se posebno odnosi na optičku snagu izgubljenu po kilometru vlakna zbog apsorpcije i raspršivanja u staklu. Gubitak umetanja je šire mjerenje ukupnog gubitka na instaliranom linku, od kraja-do-, uključujući slabljenje vlakana plus sve gubitke konektora, spojeva i komponenti. Za detaljan pregled, pročitajte naš članak nagubitak umetanja u optičkim mrežama.
Koliki je prihvatljiv gubitak vlakana po konektoru?
ANSI/TIA-568.3-D standard dozvoljava maksimalno 0,75 dB po spojenom paru konektora. Međutim, dobro napravljeni fabrički polirani konektori obično postižu 0,3–0,5 dB. Korištenje stvarnih specifikacija konektora umjesto maksimalnog standardnog dopuštenja proizvodi realističniji budžet.
Koliku marginu treba da ima optička veza?
Najmanje 3 dB radne marže je široko prihvaćeno industrijsko uputstvo. Ovo uzima u obzir starenje odašiljača, kontaminaciju konektora tokom vremena, moguće buduće popravke spajanja i promjene slabljenja u vezi sa temperaturom. Veze dizajnirane sa marginom manjom od 3 dB vjerovatnije će zahtijevati održavanje ili će prerano otkazati.
Koji se alati koriste za mjerenje gubitka vlakana?
Optical Loss Test Set (OLTS), koji se sastoji od kalibriranog izvora svjetlosti i mjerača snage, je standardni instrument za Tier 1 certifikaciju ukupnog gubitka veze. OTDR se koristi za testiranje Nivoa 2 - pruža mapirani trag udaljenosti- koji pokazuje gubitak pri svakom pojedinačnom događaju (konektor, spajanje, savijanje) duž vlakna.
Reference i dodatna literatura
- Fiber Optic Association - Izračunavanje budžeta za gubitak optičkih vlakana
- Corning - preporučene smjernice za ispitivanje optičkih vlakana (LAN-1561-AEN)
- Corning - Kalkulator budžeta za gubitak linka
- Fluke Networks - Izračun budžeta za gubitak veze sa optičkim vlaknima
- Fluke Networks - OLTS + OTDR: Kompletna strategija za testiranje optičkih vlakana
- ANSI/TIA-568.3-D - Standard kablova i komponenti sa optičkim vlaknima (dostupno odTIA)
